选择性堵水工艺技术研究
中原油田分公司 采油工程技术研究院
汇报内容
项目简介 选择性堵水机理 配方优化与施工工艺 技术指标 现场试验
项目简介
项目简介
目前常用的堵水技术大都是非选择性 堵剂，对出水层明确，隔层大，井况好的 油井，其效果比较好。而对于隔层小，井 况差，找水难度大的油井，采用非选择性 堵水，在堵水的同时也将油层堵死，对油 层产生很大伤害。
堵剂注入的孔隙倍数越大，堵剂占据地层的空间越大, 越难以被注入水击穿，封堵强度越高，对油水相渗透率的影 响越大。水相、油相残余阻力系数均出现随着堵剂注入的孔 隙倍数增加而增大的趋势。
流动实验
耐 冲 刷 曲 线
压力（MPa）
0.3 0.25
0.2 0.15
0.1 0.05
0 0
50 100 150 200 250 300 350
53.2
455.2 7.25
55.83 449.61 7.0
Frro
1.35 1.35 1.29 1.31
流动实验
封 堵 驱 替 曲 线 一
注入压力 (MPa)
0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05
0 0
水相 油相
注堵剂
1000
2000
3000
累计注入体积（ ml）
20
曲
1
10
0
0
线
0
2
4
6
8
10
12
PH值
当PH值为7时，凝胶强度最大。强酸性和强碱性 条件下使凝胶强度大大降低，受拉即断，稳定性差。
选择性堵剂的评价
❖选择性堵水剂对残余阻力系数的影响
流 动
❖选择性堵水孔隙体积的堵剂对地层的影响
验 ❖堵剂在岩芯孔隙中耐冲刷能力的评价
选择性堵剂的评价
凝胶粘度（× 104mpa.s）
成胶时间（h ）
7
60
耐
6
温
5
性
4
能
3
曲
2
线
1
0
50
凝胶强度
40
成胶时间
30
20
10
0
50
70
90
110
130
温度(℃)
选择性堵剂的评价
凝胶粘度× 104mP a .s 凝胶粘度（×1 0 4m p a . s ）
7 6 5 4 3 2 1 0
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 剪切速率（转/分）
随着地层渗透率的升高，堵剂对水的封堵能力依次降低， 但水相渗透率的降低均大于85%，油相渗透率的降低均低于 25%。水相残余阻力系数明显高于油相残余阻力系数，说明 该堵剂对不同渗透率的地层均有选择性封堵的作用。
流动实验
注入不同孔隙体积的堵剂对地层的影响
注入 堵剂 倍数 PV
0.1
0.5
1
堵前
Kw 10-3um2
粘结，并提高了堵剂的耐温性能。
配方的确定
复 合 交 联 剂 研 究
凝胶粘度（万mpa.s）
凝胶粘度（×104mpa.s）
90℃复合体系强度变化曲线
8 7 6 5 4 3 2 1 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 时间（天）
90℃单一体系强度变化曲线
4.5
4
3 .C 15
C1
选择性堵剂配方优化
粘度（×104mpa.smpa.s）
9
聚
8 7
C1 C2
合
6 5
C3
物 研
4 3 2
C4 C5 C6
究
1 0
0
2
4
6
8
10
12
时间（d）
聚合物浓 度为500015000mg/L
体系粘度明显上升，浓度越高交联反应速度越快，体系粘度越 高，强度越大。而浓度低于3000mg/L时，体系的粘度并不上升， 甚至下降。 90℃下聚合物浓度选为5000-10000mg/L。
Ko 10-3um2
356.88 390.73 345.63
502.96 590.94 488.26
堵后
Kw 10-3um2
Ko 10-3um2
Kw 下降
%
Ko 下降
%
57.63 55.83 36.45
402.48 459.61 372.66
83.85 20.0 85.7 22.2 89.5 23.7
❖选择性堵剂的注入性能评价
流动实验
选择性堵剂对残余阻力系数的影响
岩心 编号
堵前
Kw 10-3um2
Ko 10-3um2
1# 123.67
270
2# 385.8 3# 390.73
587.2 590.94
堵后
Kw 10-3um2
Ko 10-3um2
Frrw
15.8
199.8 7.8
11.65 199.54 10.6
选择性堵水机理
聚非合离子物链分中的子亲结水基构式
团与水形成氢键，表 现出强的亲水能力。
阳离子链与带负电的 岩石表面反应产生牢
固的羰化基学吸附，吸附
键能比普通聚合物高
2-50倍。
酰胺基
阳离子 基团
选择性堵水机理之一--吸附缠绕
孔隙
堵剂
水流
油流
选择性堵水机理之二— 物理堵塞
顺水流伸展 遇阻力成弯月型
配方的确定
➢第一交联剂与酰胺基成胶速度慢，在地层
复 合 交
条件下能形成耐温、高强度凝胶，封堵高渗 层；
联 ➢第二交联剂是以硅－氧（Si－O）键为主链
剂 结构。该交联剂的热稳定性高，高温下分子
研 究
的化学键不断裂、不分解。基团-Si(OR)3水解，
与砂粒表面的羟基形成新的硅氧烷。这样交
联剂通过偶联作用与砂粒之间获得了良好的
选择性堵剂配方优化
凝胶粘度(×104mpa.s)
成胶时间（h）
7
交
6
联
5 4
剂
3
研
2
究
1 0
60
50
成胶时间
40
凝胶粘度
30
20
10
0
0
5000 10000 15000 20000
交联剂的浓度（mg/l）
第一交联剂浓度为5000-10000mg/L时，成胶质量 较高，成胶时间适合现场的注入。
选择性堵剂配方优化
现场试验
现场试验情况
在分公司科技部、工程院及采收率所领 导的大力支持与协调下，《选择性堵水工艺 技术》完成了九口井的现场试验。截至2006 年9月8日累计增油1179.5吨，降水20688m3， 累计创效260.72万元。
现场试验井施工参数
C 23
C2
2 .C 325
C3
1 .C 45
C4
C 51
C5
0.5
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 0
时间（天）
在油层温度下，复合体系的强度明显高于单一交联 剂体系。随交联剂浓度的增加，堵剂的粘度增加，并且 长期保持性能稳定。
配方的确定
编号
增强剂
室温
90℃
C1
钠土
线
0 1
水相
62.4 59.2 49.2
26.7
堵前水驱
第一次堵 后水驱 第二次堵 后水驱 第三次堵 后水驱
2
油相
3
采收率
选择性堵水施工工艺研究
施工参数设计
使用选择性注入工艺技术的经验公式：
Ph=Pt×S+Pd +Ps-Pz
为了使低渗透地层不进入或少进入堵 剂，在挤堵剂时注入压力越低越好。
选择性堵水施工工艺研究
选择性堵剂配方优化
90℃增强剂对凝胶性能的影响
增 强
增强剂浓度
0 0.2 0.5 0.8 1
2
（%）
剂 研
成胶时间
24 26 28 28 28 28
究
（h）
凝胶粘度 (104mpa.s)
3.4
4.2
6.5
7.0
7.4
6.2
增强剂范围一般为5000-8000mg/L，根 据地层渗透率的高低，可适当调整。
4000
两次水相渗透率分别下降87.2%、90.6%； 油相渗透率下降23%、24.8%
流动实验
封 堵 驱 替 曲 线 二
注 入 压 力 （ M注P a入）压 力 （ M P a ）
1.4
1.2
1
0.8
10..4 6
1.2
0.1 4
0.8
00..6 2 0.4 0
0.2
00
0
第4号人造岩心驱替曲线
施工用量
根据堵水层的孔隙度、厚度、渗透率、 吸水能力等因素，确定处理半径（3-5米）。 由封堵半径，按下式确定合理的堵剂用量。
V=π(R2-r2) Hφ
选择性堵水施工工艺研究
➢由地层渗透率差异产生的选择性注入
工 ➢由相渗透率差异产生的选择性注入
艺 优
➢由高压注水产生的选择性注入
化 ➢由对应注水井关井泄压产生的选择性注入
项目简介
许多所谓的选择性堵水剂只是对层与层的选择， 即优先进入渗透率高的地层，从而实现选择性。 本项目作为分公司科研项目，在室内进行了大量 的实验研究，主要针对同层内油水相的特点，表 现出选择性封堵的特征。尤其适用以下地层：
➢油井的地质状况很复杂，以致很难确定出水层位。 ➢虽然可以找出出水层位，但是油水同层。 ➢套管变形无法下封隔器采用机械法进行堵水。